高灵敏、宽动态范围纳米流式检测装置的研制及应用

发布时间：2024-06-14 23:16

　　基于纳米颗粒固有的多分散性,对其粒径及分布快速地进行高分辨表征是纳米颗粒相关研究和产品开发所面临的重大挑战。与电子显微镜、原子力显微镜、动态光散射、纳米颗粒追踪分析等常规使用的纳米颗粒表征技术相比,流式细胞术具有可单颗粒检测、快速、多参数、统计精确性高等优势。然而,由于检测灵敏度的局限性,商品化流式细胞仪难以检测粒径小于200 nm的聚苯乙烯纳米颗粒。结合瑞利散射和鞘流单分子荧光检测技术,本研究组研制了纳米流式检测装置(Nano-flow cytometer, nFCM),采用单光子计数雪崩光电二极管(Single photon counting avalanche photodiode, APD)作为检测器,低折射率二氧化硅纳米颗粒(SiO₂ NPs)的检测下限可达到24 nm,可基线分辨47、59、74、94和123 nm的SiO₂ NPs混合样本。由于nFCM散射光检测动态范围受限于单光子探测器的最大光子计数值,而纳米颗粒的散射光强度随粒径的增大呈指数上升,为实现纳米颗粒更全面的粒径分布检测,仪器的检测动态范围有待提升。本研究采用激光光...

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【部分图文】：

图4PMTR928和H7422PA-40作为nFCM检测器的仪器灵敏度对比

检测器的量子效率和暗电流是决定光信号检测灵敏度的关键。PMTR928是流式系统中常用的光电探测器。如图4A所示,滨松公司提供的理论数据显示,新型PMTH7422PA-40的量子效率在波长350～720nm波段均大于PMTR928。另外,H7422PA-40自带制冷模块,相....

图1实验室自行研制nFCM的光路示意图(A)及实物图(B)

nFCM的光路如图1A所示,488nm激光器(20mW,美国Coherent公司)发出的高斯光束经过反光镜M反射后被二元光学元件(Binaryopticalelement,BOE)[21]整形,再经消色差胶合透镜L聚焦成为10μm×5μm的准平顶光斑。单个纳....

图2二元光学元件光束整形前后,nFCM对纳米颗粒进行检测时散射信号强度及变异系数的变化

纳米流式检测装置使用的激光器的发射光束为光强呈高斯分布的圆形光斑,当样本颗粒经过流体动力学聚焦后,穿越激光探测区时,如若偏离样品流中心线,将会导致所受激光照射强度的差异,使得样品信号展宽,从而增大样品检测的变异系数(Coefficientofvariation,CV)....

图3对比可调孔径光阑及其与可调矩形光阑同时使用时,nFCM的散射背景和信号强度的变化

流式细胞仪的灵敏度主要取决于背景噪声和信号检测效率[23]。其中,散射通道的背景噪声主要来自于激光探测区的界面(如光窗)散射以及鞘液杂质颗粒的瑞利散射[12]。由于背景信号与探测区体积呈正比,研制纳米流式检测装置的主要策略是减小探测区体积,同时使用可调节式孔径光阑以限制石英池光窗....

本文编号：3994568